無線Internet的最新標準——無線應用協(xié)議（WAP）（張帆）

無線Internet的最新標準——無線應用協(xié)議（WAP）（張帆）

［摘要］作為信息產(chǎn)業(yè)中增長最快的兩大領域，Internet和移動通信如何結合各自的技術
  優(yōu)勢，以統(tǒng)一的標準向用戶提供無處不在的信息網(wǎng)絡服務，是業(yè)界共同關注的問題。由
  全球多家大廠商合作開發(fā)的開放標準——無線應用協(xié)議（Wireless Application Proto-
  col，WAP），已于1998年推出第一版，代表著兩大技術的融合。它定義了一個分層的、
  可伸縮的、可擴展的體系結構，為無線Internet提供全面解決方案。本文從WAP協(xié)議的開
  發(fā)原則出發(fā)，分析其應用模型和協(xié)議棧，并探討WAP在GSM系統(tǒng)中的應用方案及發(fā)展前景。
  關鍵詞：無線應用協(xié)議（WAP）Internet移動通信

1 引言
    近年來空前發(fā)展的Internet和移動通信，已經(jīng)作為邁向信息社會的兩個重要標志，分
別支持對大量信息資源的有效訪問和可以隨處漫游的個人通信，將深刻地影響未來信息高
速公路的發(fā)展。如何結合各自的技術優(yōu)勢，不受信息源的限制和用戶訪問對位置的限制，
以統(tǒng)一的標準向用戶提供無處不在的信息網(wǎng)絡服務，成為網(wǎng)絡界和電信業(yè)界共同關注的一
個焦點問題。
    為此，一些參與手機制造的廠商從不同的角度出發(fā)，曾相繼提出實現(xiàn)移動Internet訪
問的各種思路。1997年全球90多家大廠商合作成立了專門的論壇（WAP Forum），共同開發(fā)
無線應用協(xié)議（WAP）。其第一版于1998年推出，已得到共擁有1 億多用戶的各網(wǎng)絡運營者
的支持。WAP旨在通過定義一個開放的全球無線應用框架和網(wǎng)絡協(xié)議標準，將Internet和高
級數(shù)據(jù)業(yè)務以智能信息傳送的方式引入數(shù)字移動電話、尋呼機、PDA（個人數(shù)字助理）等無
線終端，并實現(xiàn)兼容和互操作。本文根據(jù)WAP協(xié)議的總體開發(fā)原則和技術思路，研究WAP的
應用模型，在此基礎上分析WAP協(xié)議棧的結構及各層提供的服務，探討WAP在GSM移動通信系
統(tǒng)中的應用，并展望其發(fā)展前景。
2 WAP的開發(fā)原則
    WAP協(xié)議開發(fā)遵循的原則是，基于Internet中廣泛應用的標準（如 HTTP、TCP／IP、S-
SL、XML等），提供一個對空中接口和無線設備獨立的無線Internet全面解決方案，同時支
持未來的開放標準。其中，獨立于空中接口是指WAP應用（如對話音、傳真和E－mail的統(tǒng)一
消息處理等）能夠運行于各種無線承載網(wǎng)絡之上，如TDMA、CDMA、GSM、GPRS（通用分組無
線系統(tǒng)）、CDPD（蜂窩數(shù)字分組數(shù)據(jù)網(wǎng)）、CSD（電路交換式數(shù)據(jù)網(wǎng)）、SMS（短消息服務）、
USSD等，而不必考慮它們之間的差異，從而最大程度地兼容現(xiàn)有的及未來的移動通信系統(tǒng)；
獨立于無線設備是指WAP應用能夠運行于從手機到功能強大的PDA等多種無線設備之上，各廠
商按照WAP而生產(chǎn)的不同設備，應具有一致的用戶操作方式。
    將無線Internet與傳統(tǒng)的Internet比較，可以發(fā)現(xiàn)兩者在市場、網(wǎng)絡和設備這三個方面
上存在著根本的差異， WAP對此采取了相應的解決途徑，如表1 所示。
    由表1的分析可見，WAP協(xié)議應實現(xiàn)以下主要目標：
    互操作能力——由不同廠商生產(chǎn)的移動終端能夠在移動網(wǎng)絡中互通；
    可伸縮性——能夠根據(jù)用戶需求對移動網(wǎng)絡的服務進行定制；
    高效率——提供適于網(wǎng)絡特點的服務質量（QOS）保證；
    可靠性——提供一致的和可靠的服務應用平臺；
    安全性——即使在不具有保護能力的移動網(wǎng)絡和設備上，仍能通過WAP提供服務并
              保持用戶數(shù)據(jù)的完整性。
3  WAP應用模型
3.1  基本結構
    WWW采用客戶機／服務器結構，提供了一個十分靈活而強大的應用模型（又稱為編程模
型），并可以使用大量的應用開發(fā)工具。WAP在盡量利用這一成熟技術的基礎上，按照無線
環(huán)境的特點而定制應用模型，包括優(yōu)化和擴充，如圖1 所示。
    其中，為實現(xiàn)從移動終端到網(wǎng)絡服務器之間的通信，WAP定義了一系列標準組元，包括：
   （l）標準的命名模型：使用WWW的標準URL來標識在原始服務器上的WAP內容，并用WWW
標準的URI來標識在一個設備上的本地資源，如呼叫控制功能；
   （2）具有類型定義的內容：對每個WAP內容，都定義了一個與WWW一致的特定類型，這
使得WAP用戶代理能夠依據(jù)其類型而正確處理，其中 WAP用戶代理是解釋 WML、WMLScript、
WTAI等資源的軟件，如文本瀏覽器、語音例覽器和搜索引擎；
   （3）標準的內容格式：WAP內容格式按照WWW的定義，并可以包含顯示、標記、日歷信
息、電子商務卡片對象、圖像和腳本語言；
   （4）標準的通信協(xié)議：WAP通信協(xié)議將來自移動終端的創(chuàng)覽器的請求傳送至Web服務器。
    可見，WAP內容和應用都使用WWW的一系列流行的內容格式，WAP內容的傳送也通過WWW
的一系列標準通信協(xié)議，包括推（push）信息方式。
3.2 代理機制
    WAP的體系結構支持代理機制和CGI腳本等開發(fā)技術，保證移動終端能夠瀏覽十分廣泛
的WAP內容和應用。WAP代理完成協(xié)議網(wǎng)關和內容編／解碼器兩項功能，其中協(xié)議網(wǎng)關將W-
AP協(xié)議棧（WAP、WTP、WTS、WDP）的請求，翻譯為WWW協(xié)議棧（HTTP和TCP／IP），內容編
／解碼器則在WAP內容的普通格式與緊縮二進制格式之間轉換，以減少傳送數(shù)據(jù)量。
    圖2是一個WAP代理的典型應用實例，無線網(wǎng)絡中的WAP客戶機與兩個服務器建立通信。
WAP代理將WAP請求翻譯為WWW請求，從而允許WAP客戶向Web服務器發(fā)送請求。在相反方向上，
WAP代理還對來自Web服務器的響應進行編碼，變成客戶機所能理解的緊縮二進制格式。如
果Web服務器能夠提供WAP內容（如 WML），WAP代理將直接向Web服務器執(zhí)行檢索。但是，
如果Web服務器提供WWW內容（如 HTML），WAP代理還需通過一個HTML過濾器來將WWW內容翻
譯為 WAP內容。圖中 WTA（TelePhony）服務器用于提供到無線網(wǎng)絡的WAP接入方式，它作
為原始服務器或網(wǎng)關服務器，對來自WAP客戶的請求直接作出響應。
4 WAP協(xié)議棧
    如圖3所示，WAP定義了一個分層的體系結構，為移動通信設備上的應用開發(fā)提供了一
個可伸縮的和可擴充的環(huán)境。此外，在WAP標準之外的業(yè)務和應用，可以直接使用會晤層。
事務層、安全層和傳送層所提供的服務，從而支持了在WAP中尚未標準化的電子郵件、日歷、
電話號碼簿、記事本、電子商務等應用和服務。下面具體分析各協(xié)議層次所提供的服務。
    無線應用環(huán)境（WAE）是結合 WWW技術和移動電話技術，為網(wǎng)絡運營者和服務提供商提
供一個通用的應用平臺，可以迅速方便地生成新的業(yè)務，并支持各種應用和服務之間的互
操作。在WAE中包含一個微瀏覽器，它支持WML（無線標記語言，為Java的一個擴展的子集）、
WMLScriPt（WML腳本語言，為JavaScript語言的一個擴展的子集）、WTA（電話業(yè)務）。W-
TAI（WTA的編程接口）、內容格式等特性。
    無線會晤協(xié)議（WSP）提供兩類服務：面向連接的服務（工作于WTP之上）和無連接的
服務（工作于WDP之上），還特別針對窄帶和長時延的承載網(wǎng)絡進行了優(yōu)化。目前在WSP協(xié)
議系列中，WSP／B（Browse）通過提供以下功能來支持瀏覽型的應用：
   （1）在空中接口的壓縮編碼下的HTTP／1.1 的功能和語義；
   （2）生存期長的會晤；
   （3）會晤掛起、恢復和遷移；
   （4）支持對數(shù)據(jù)的推操作，其中包括可靠的數(shù)據(jù)或不可靠的數(shù)據(jù)；
   （5）對協(xié)議特征的協(xié)商。
    無線事務協(xié)議（WTP）可工作于WTLS或WDP之上，提供面向事務的服務。其實現(xiàn)簡單，
適于如手機那樣的“瘦”客戶機。
    無線傳送鏈路安全（WTLS）基于TLS（傳送鏈路安全）協(xié)議，實現(xiàn)對移動終端與應用服
務器的鑒權，保證在移動終端與應用服務器之間傳送數(shù)據(jù)的完整性和保密性，并提供對拒
絕服務的保護，可用于支持電子商務中的鑒權等應用。
    無線數(shù)據(jù)報協(xié)議（WDP）作為WAP的通用傳送層，在不同的承載網(wǎng)絡實現(xiàn)透明傳送，對
上層提供一致的服務。由于短消息服務、交換式數(shù)據(jù)服務和分組數(shù)據(jù)服務等各種承載網(wǎng)絡
提供不同的服務質量，包括帶寬、吞吐量、誤碼率、時延等參數(shù)，WDP能夠補償這些差異的
影響，并通過協(xié)議優(yōu)化而提高服務質量。
5  WAP在GSM中的應用
    目前網(wǎng)絡運營者開始向用戶提供各種高級數(shù)據(jù)業(yè)務，如在GSM等移動通信系統(tǒng)中用短消
息服務平臺開展Internet信息搜索和電子郵件服務。當前，GSM正在向HSCSD（高速電路交
換數(shù)據(jù)）、GPRS（通用分組無線系統(tǒng)）的目標邁進，數(shù)據(jù)速率不斷提高，時延減小。如果
采用WAP技術，將形成一個統(tǒng)一的消息處理平臺，實現(xiàn)電信服務和Internet信息服務的集成，
如圖4所示。這里，WAP的應用不僅有利于提供未來的移動多媒體郵件、移動可視電話等業(yè)
務，還有利于擴展電信服務的標準特性，并提供用戶定制的人機界面。例如可以為呼叫轉
移功能設計一個用戶界面，提示用戶選擇接通來話、轉移至另一人或轉移至一個語音信箱。
    其中，WAP在IP承載網(wǎng)絡的支持下，除了對于有連接的協(xié)議采用無線TCP（正在與I－E-
TF合作開發(fā)）外，一般盡量使用UDP／IP協(xié)議，并向高層的協(xié)議提供套接字（Socket）接口。
WAP甚至還可以工作于IP不能運行的SMS、USSD等承載網(wǎng)絡上。
    在GSM-MS（短消息服務）中應用WAP協(xié)議的一種方案，如圖5所示。其中．最古邊的協(xié)
議棧表示一個運行于整個WAP協(xié)議棧之上的WAP用戶代理應用，由運行于SMS承載網(wǎng)上的移動
網(wǎng)提供；中間的協(xié)議棧表示僅需要數(shù)據(jù)報服務的應用，由SMSC（短消息服務中心）提供并
完成協(xié)議轉換；最右邊的協(xié)議棧由WAP代理服務器提供。
6  發(fā)展前景
    WAP作為一個全球開放的工業(yè)標準的推出，代表了Internet和移動通信兩大技術融合的
發(fā)展方向。在眾多大廠商積極研究開發(fā)的基礎上，WAP論壇正在與IETF等組織合作，將在未
來的版本中實現(xiàn)一系列新的目標，如將SIM卡和智能卡等技術與WAP的集成、可下載的應用、
對多播數(shù)據(jù)的支持、在寬帶承載網(wǎng)絡下對多媒體數(shù)據(jù)流的支持等�？梢灶A計，隨著下一代
Internet的推進，同時第三代移動通信系統(tǒng)IMT－2000即將商用，WAP標準將進一步發(fā)展和
完善，得到全球市場更廣泛的支持，把人類帶入無線Internet的21世紀。